Резонанс рабочих лопаток

Неисправность тахометра не позволяет производить прогрев турбины на безопасной частоте вращения (вдали от критических частот и частот, вызывающих резонанс рабочих лопаток), не позволяет точно подогнать частоту вращения к частоте сети для плавного включения турбогенератора в сеть, [c.374]

Неравномерность давления парового потока особенно неблагоприятна в условиях резонансного колебания лопаток. Напряжения, возникающие при этом в лопатках, во много раз превосходят статические напряжения изгиба. Поэтому при проектировании и изготовлении турбин необходимо особое внимание уделять, во-первых, отстройке рабочих лопаток от резонанса, во-вторых, сведению к минимуму всех неблагоприятных факторов, влияющих на неравномерность давления пара. [c.35]

Для рабочих лопаток нескольких последних ступеней конденсационных турбин большой мощности, имеющих низкие частоты основного тона, опасные резонансы с возмущающими силами первого типа возможны также и при других формах колебаний (изгибных колебаниях высших тонов, крутильных колебаниях и др.). Такие лопатки необходимо отстраивать и от этих форм колебаний. [c.124]

Полученные собственные частоты лопаток, а также частоты возмущающих сил, кратных частоте вращения, наносят на диаграмму/частот (рис. 71). Частоты возмущающих сил представляются пучком лучей, выходящих из начала координат. Каждый из этих лучей соответствует возмущающей силе определенной кратности с частотой вращения k = = 1, 2,...). Собственные частоты различных форм колебаний рабочих лопаток представляют в виде пологих кривых, которые вследствие влияния центробежных сил возрастают по мере увеличения частоты вращения. Точки пересечения этих кривых с лучами являются точками резонанса. Абсциссы их определяют критические частоты вращения, при которых наступают резонансы, а ординаты — резонансные частоты. 126 [c.126]

Наиболее типичными причинами вибрации в эксплуатации являются неравномерный износ н частичное разрушение рабочих лопаток, дисков и покрышек, износ вкладышей подшипников, ослабление крепления рабочего колеса на валу, нарушение уравновешенности рабочего колеса после наплавки металла на лопатки или нх замены (полной или частичной), коробление колеса из-за неравномерного обогрева, вследствие резонанса между дымососом или вентилятором с рядом работающими машинами или строительной частью здания. [c.428]

В соответствии с правилами технической эксплуатации отклонения частоты сети, а следовательно, и частоты вращения турбины не должны превышать 0,1 Гц, т.е. 0,2 %. Однако в реальных условиях из-за дефицита мощности в энергосистеме в часы пикового потребления или избытка ее в ночное время частота сети может отклоняться в значительно больших пределах. Отклонения частоты вращения турбины прежде всего опасны для рабочих лопаток, которые могут на таких режимах попасть в резонанс и быстро разрушиться (см. гл. 16). Поэтому завод-изготовитель турбины гарантирует длительную надежную работу турбины только в достаточно узком диапазоне частоты сети (49—50,5 Гц) и [c.307]

Отстройка рабочих лопаток от резонанса. Опасность вибрационной поломки возникает только при работе лопаток в условиях резонанса или вблизи него. Мерой отличия круговой частоты возмущающей силы Q от круговой частоты собственных колебаний лопатки р выступает их отношение а = Q/p. Влияние отношения а на напряжения характеризуется динамическим коэффициентом [c.442]

Если частота вращения турбины будет находиться в области резонансных частот, то при проектировании хорду рабочих лопаток подбирают так, чтобы не было резонанса между рабочей частотой вращения и ближайшей резонансной частотой вращения Ир з должен быть определенный запас. Увеличение хорды поднимает полосу собственных частот пакетов вверх (см. полосу, ограниченную штриховыми линиями на рис. 16.20) и наоборот. Передвигая зону резонансных частот можно уйти от номинальной частоты вращения и исключить на ней резонанс. [c.443]

Уменьшение статических напряжений изгиба. При невозможности отстроить рабочие лопатки от резонанса и после принятия всех возможных мер по уменьшению действующих сил (пакетирование лопаток), по снижению напряжений путем демпфирования, единственной возможной мерой обеспечения надежности рабочих лопаток является, как видно из формулы (16.9), снижение статических напряжений изгиба. Необходимость такой меры [c.444]

Разрушение рабочих лопаток первой группы от усталости чаще всего связано с возникновением резонанса, на работу в условиях которого не рассчитывалась лопатка. Это возникает в следующих случаях. [c.444]

И В проволочных СВЯЗЯХ. Во всех этих случаях жесткость пакетов уменьшается, и их частота колебаний становится ниже и может возникнуть резонанс некачественная притирка контактирующих торцевых поверхностей рабочих лопаток, особенно замковых, некачественная припайка бандажей и скрепляющих проволок к лопаткам, некачественная расклепка, плохое закрепление замковых лопаток на диске — все это частые причины уменьшения частоты собственных колебаний пакетов и лопаток [c.445]

Оптимизация конструкции рабочих лопаток. Сопротивление коррозионной усталости рабочих лопаток, прежде всего, зависит от их нагру-женности постоянными и переменными усилиями. Важным фактором является также частота пусков, при которых лопатки одновременно проходят через резонансные зоны и через линию фазового перехода с подсушкой и соответственно концентрированием агрессивных примесей. Главной мерой борьбы в таких условиях является исключение резонанса, достигаемое мерами, рассмотренными выше. [c.454]

Как обычная, так и коррозионная усталость интенсифицируется при усилении вибрации рабочих лопаток, вследствие их работы в условиях резонанса, недостаточно плотной установки на диске или ослаблении закрепления. [c.472]

Разрушение проволочных связей, устанавливаемых для ликвидации определенных форм колебаний (например, типа В, см. рис. 16.19) приводит к возможности таких колебаний, и в случае резонанса происходит быстрое разрушение и рабочих лопаток. [c.476]

Сопловая решетка ступеней состоит из 80 лопаток. Частота вращения 50 1/с. Определите частоты возмущающих сил и оцените возможность резонанса, если средняя частота собственных колебаний рабочих лопаток 3969 Гц, а разброс частот на колесе + 5 % [c.477]

Так же, как и при вибрации рабочих лопаток, вибрация рабочих дисков опасна тогда, когда наблюдается резонанс, т.е. совпадение частоты собственных колебаний вращающегося диска с частотой возмущающей силы, и когда возмущающие силы достаточно велики. Опасным вибрациям подвержены только тонкие диски, частота собственных колебаний которых мала. Для исключения возможности резонанса диск настраивают , снимая с его боковых поверхностей часть металла (без снижения его сопротивления разрыву) для изменения частоты собственных колебаний. [c.490]

Отстройка от резонанса и повышение вибрационной надежности лопаток. Для длинных лопаток характерны низкочастотные колебания, вызываемые технологическими причинами и местными нарушениями потока. Определить количество нарушений k не представляется возможным. Вместе с тем, как показал опыт эксплуатации, зона опасной кратности составляет k = /дх/п = 2-н6. Запас от резонанса 1-го тона колебаний должен составлять не менее 15 % для = 2 и 4 % для к 6. При кратности R 7 допускается работа на резонансных частотах [37]. Опасными для коротких лопаток являются высокочастотные колебания. Они вызываются наличием кромочного следа и зависят от числа направляющих лопаток 2i. Частота возмущающей силы в этом случае равна /д = z n. При парциальном подводе пара принимают фиктивное (то, которое было бы при полном подводе пара к рабочим лопаткам). [c.282]

Резонанс, соответствующий первой изгибной форме колебаний системы лопаток рабочих колес промышленных установок (рис. 5.55) с частотой, примерно равной 64 Гц, возникал при рабочих условиях эксплуатации при частоте вращения, равной 640 об/мин, что приводило к преждевременному разрушению лопаток. Хотя никаких измерений деформаций в лопатках при первоначальном исследовании задачи не проводилось, предполагалось, что было бы полезным демпфировать вынужденные колебания лопаток, с тем чтобы повлиять на их динамическое поведение в окрестности частоты резонанса. [c.266]

Для избежания опасной зоны резонанса, определяемой формулой (28), приходится изменять число направляющих лопаток или выбирать другой профиль рабочей лопатки. Колебания типа, указанного на фиг. 62, и в, устраняются путём прошивки пакета проволокой. В процессе производства пакеты лопаток подвергаются испытаниям и в случае недопустимой близости к критической скорости настраиваются. Измерение частоты производится осциллографом. Настройка производится либо путём изменения диаметра проволоки или её [c.170]

Тарировка емкостной аппаратуры. Уравновешивание полноразмерных роторов на стенде МАН производится в широком диапазоне рабочих скоростей. При балансировке ротора измеряются максимальный прогиб и форма упругой линии. Техника тарировки заключается в следующем. Зафиксировав на сетке экрана осциллографа максимальное положение огибающей, уходят на 50—100 оборотов от резонанса вверх или вниз. При этом амплитуда огибающей уменьшается или совсем исчезает. Уйдя от максимума резонанса, начинают подводить емкостный датчик к ступени. Сигнал от лопаток ступени при этом будет возрастать. [c.124]

Осевая турбина имеет пять ступеней. Лопатки спроектированы с числом М на среднем диаметре, равном 0,6—0,7, по принципу постоянного весового расхода газа на единицу площади поперечного сечения потока. У таких лопаток степень реакции изменяется по высоте от 10% у корня до 40—70% у вершины. Рабочие лопатки откованы из сплава Инконель и крепятся в осевых елочных пазах дисков турбины. Частота колебаний лопаток была тщательно проверена для избежания резонанса с камерой сгорания. [c.122]

Вместе с вращающимся турбинным диском рабочие лопатки перемещаются в пространстве, где расположены направляющие лопатки, камера сгорания, система опор. В таких условиях результирующие усилия, приложенные к лопаткам, колеблются, и это может породить явления многоцикловой усталости. Чтобы их избежать, конструкторы придают лопаткам форму, исключающую, насколько возможно, резонанс этих колебаний с собственными колебаниями лопаток. Нередко оказывается невозможным избежать вибраций во всем диапазоне рабочих скоростей вращения, и конструкторы вынуждены применять виброгасящие устройства или ограничиваться предотвращением лишь наиболее опасных резонансных ситуаций. [c.60]

Пример 16.1. Определить динамические напряжения в рабочих лопатках пакета, работающего в условиях резонанса по тону Ад, установленного на колесе с полным подводом пара. Частота собственных колебаний пакета 764,8 Гц, частота вращения п = 50 об/с. Число лопаток на колесе z = 160, число лопаток в пакете т= 10. Декремент колебаний Т = 0,02. Разброс частот пакетов на колесе Д = = 5 %. Статические напряжения изгиба = 30 МПа. [c.436]

Разрушение бандажей может приводить к весьма тяжелым последствиям. Куски бандажа для последующих по ходу пара ступеней являются по существу посторонними предметами, вызывающими последствия, рассмотренные выше. Учитывая значительный диаметр установки периферийного бандажа, обрыв его на отдельных пакетах приводит к разбалансировке ротора и появлению интенсивной вибрации, особенно на критической для данного ротора частоте вращения. Если же обрыв бандажа и не вызвал серьезных немедленных неприятностей в части снижения надежности, последствия этого могут проявиться позже. Назначение бандажа прежде всего состоит в снижении амплитуд переменных возмущающих сил, действующих на рабочие лопатки, путем их равномерного перераспределения между рабочими лопатками пакета. Поэтому ликвидация бандажа приводит к увеличению возмущающих сил, действующих на лопатки. Далее, пакетирование обеспечивает вполне определенные тона собственных колебаний, поэтому отрыв бандажа приведет к изменению форм колебаний и возможности появления резонанса и разрушения лопаток. [c.473]

С первой гармоникой рабочие лопатки не резонируют, так как частота колебаний всегда выше частоты вращения [7J. На практике для компрессорных и турбинных лопаток учитывается возможность резонанса с гармониками общей неравномерности k = 2- 6 (иногда до й = 10), а также с гармониками, связанными с возбудителями конструктивного характера. Для турбинных лопаток двигателей с индивидуальными камерами сгорания наиболее сильным возбудителем является гармоника с номером, равным числу камер сгорания. Высокочастотные колебания лопаток вызываются гармониками, равными числу направляющих (сопловых) лопаток z a за и перед рабочим колесом. [c.249]

Решетчатый флаттер [59, 65] возникает при обтекании решетки рабочего колеса. Характер обтекания каждой лопатки и силы, действующие на нее, зависят от движения остальных лопаток. Этот вид флаттера является наиболее опасным, так как может возникнуть при углах атаки а < кр- На решетчатый флаттер существенное влияние оказывает акустический резонанс в решетке [65]. Для повышения устойчивости решетки и уменьшения дестабилизирующего влияния связности применяется динамически неоднородная решетка, в которой стоящие рядом лопатки имеют разную частоту собственных колебаний [50]. Для узких бандажированных лопаток, где наиболее опасным является крутильный флаттер, наиболее устойчивая решетка получается при расположении бандажных полок на расстоянии, равном 0,8 длины лопатки от места ее заделки [21]. [c.263]

Современное машиностроение часто ставит проблемы, приводящие к исследованию напряжений, причиной которых являются динамические факторы. Такие проблемы практического значения, как крутильные колебания валов, вибрации турбинных лопаток и дисков, критические скорости вращающихся валов, колебания железнодорожных рельсов и мостов под катящимися нагрузками, колебания фундаментов, могут быть вполне поняты лишь в свете общей теории колебаний. Только такая теория способна указать нам те оптимальные соотношения размеров для частей машины, при которых рабочий режим ее будет, насколько это возможно, гарантирован от перехода в критические условия резонанса (когда могут иметь место опасные колебания). [c.500]

Рис. 8.32. Рабочие лопатки 1 ступени осевого компрессора закреплены на диске 6 с помощью шарнирных втулок 3. Втулки и упорные шайбы 2 и 4 зафиксированы развальцованной полой заклепкой 5. Шарнирное крепление лопаток значительно снижает уровень вибрационных напряжений при проходе через резонанс.

Если анализ резонансной диаграммы показывает на возможность попадания на основные рабочие режимы высокочастотных резонансов от сильных возбудителей (например, от сопловых лопаток), целесообразно провести тензометрирование с наклейкой датчика на кромке в верхней части пера лопатки. [c.326]

Неисправность тахометра не позволяет производить прогрев турбины на безопасной частоте вращения (вдали от критических частот и частот, вызывающих резонанс рабочих лопаток), синхронизи- [c.446]

Выше указывалось, что для рабочих лопаток турбин существуют, по крайней мере, два источника возмущения. Первый обусловлен неравномерностью парового потока по окружности ступени из-за неодина-ковости выходных сечений направляющей решетки, угла установки лопаток, шагов, толщин выходных кромок, стыков горизонтального разъема диафрагм и др. Частота гармоник возмущающего усилия при этом кратна числу оборотов ротора турбины. Второй источник возмущения обусловлен кромками сопл. Возмущающая сила при этом кратна числу П2. Спектр частот колебаний лопаток и их пакетов весьма широк. Вместе с тем, далеко не все формы колебаний и не все гармоники возмущающих сил представляют опасность. Обычно тангенциальные колебания при изгибе выше третьего тона даже в резонансе с частотой возмущающих сил происходят с такой малой амплитудой, что опасности не представляют. То же относится к аксиальным, крутильным и изгибно-крутильным колебаниям. Вместе с тем, для значительной части спектра резонанс с частотой возмущающих сил опасен и необходимо принять меры для вибрационной отстройки лопаток как в стадии проектирования проточной части, так и в стадии ее доводки, монтажа и эксплуатации. [c.178]

На турбине с промышленным отбором пара мощностью 25. МВт с 3000 об/мин произошла поломка двух лопаток 1.5-й ступени. Д. ита рабочих лопаток была 500 мм. Они связывались тремя проволоками в пакеты по 8 шт. Излом был усталостным. Пакеты лопаток находились в резонансе на 3-й кратности. Было обращено внимание на недостаточно плотную посадку лопаток. После этого лопатки были посажены плотнее, обрывы бандажей устранены. Этого оказалось достаточно для удовлетворительной отстройки лопаток. С тех пор ступень работала безаварийно. Вместе с тем известии случаи безаварийной работы лопаток и при пеудовлетворительной частотной характеристике. Так, лопатки ст попн Л 26 конде11сацпопио1 г турбины фирмы [c.206]

Выявление возможных опасных режимов работы турбомашины удобно производить с помощью построения резонансных диаграмм. На рис. 8.3 показана резонансная диаграмма для колебаний консольных рабочих лопаток компрессора, установленных на абсолютно жестком вращающемся диске (сплошные линии соответствуют собственным частотам лопаток, жестко закрепленных в диске штриховые — шарнирному креплению). Резонансные режимы, соответствующие пересеечниям функций p—p(Q), описывающих изменение собственных частот в зависимости от частоты вращения, с лучами (Оти==/ в 2, определяющими изменение частот возбуждения, отмечены кружками. Здесь каждая из собственных частот должна трактоваться как имеющая кратность, равную S, где S — порядок симметрии системы, совпадающей с числом одинаковых лопаток, установленных на диске. Поскольку в силу абсолютной жесткости диска каждая лопатка способна колебаться с данной собственной частотой независимо от других S степеней свободы), то точка пересечения линии собственной частоты с лучом любой гармоники соответствует 5 резонансам S лопаток. Соотношение фаз колебаний во времени различных лопаток определяется возбуждением. Относительный сдвиг фаз вынужденных колебаний двух соседних лопаток А-у= (2я/5)тв. [c.145]

Выше отмечалось, что имеются две группы возмущающих сил. Частота первой из них кратна частоте вращения. Наглядное изображение условия возникновения резонанса с возмущающими силами этой группы дает вибрационная диаграмма (рис. 16.20), представляющая собой графическое изображение условия резонанса. Поскольку значения частот пакетов рабочих лопаток на колесе всегда имеют некоторый естественный разброс, связанный с их изготовлением, то частоты лопаток изобразятся заштрихованной полосой, повышающейся с частотой вращения. Частоты возмущающих сил линейно зависят от частоты вращения турбины. Поэтому они для различных кратностей к изображаются прямыми линиями, выходящими из начала координат. Пересечение каждого из лучей с полосой динамических собственных частот обра- [c.442]

В условиях эксплуатации получены данные, подтверждающие, что возникновение влаги ведет к значительному увеличению числа аварий лопаточных аппаратов [145], вызванных усталостными разрушениями. По-видимому, аварии происходят в результате резонансов в связи с появлением переменных газодинамических сил нового типа. Так, на основании анализа, проведенного в [145], установлено, что наибольшее число поломок лопаток происходило в области неравновесного влагообразования (в зоне Вильсона). Имеются и другие опытные данные, подтверждающие, что с появлением влажности возникают новые возмущающие силы различной природы 1) связанные с генерацией конденсационной турбулентности в пограничном слое и ее частичным вырождением в кон-фузорном течении 2) обусловленные волновым взаимодействием сопловых и рабочих решеток 3) вызванные перемещающимися скачками конденсации (в сверхзвуковых решетках с расширяющимися межлопаточными каналами). [c.194]

Мультирезонансы. На рис. 8.7 показана -резонансная диаграмма рабочего колеса турбины [30]. Резонансные режимы, отмеченные кружками, обнаружены в результате одновременного тензометри-рования лопаток, оснащенных бандажными полками, и диска в рабочих условиях. Характер располох<ения резонансных точек на диаграмме свидетельствует о колебаниях рабочего колеса как единой упругой снстемы. Это подтверждалось и сопоставлением динамических напряжений на лопатках и диске, которые в резонансное состояние входили одновременно, хотя соотношение резонансных напряжений для лопаток и диска на различных резонансах различно. Наиболее интенсивные колебания лопаток наблюдались при [c.148]

Мультирезонанс — особый случай резонанса, для появлеигш его нужны специфические условия. Однако такие условия, как подмазывает приведенный пример, возможны, особенно для систем, четко проявляющих себя как единые упругие поворотно-симметричные. На рис, 8.8 и 8.9 приведены резонансные диаграммы соответственно рабочего колеса с консольными лопатками (сиектр показан на рис. 6.12) и того же рабочего колеса после оснащения его упругим кольцевым поясом связей, расположенным на периферии лопаток (спектр на рис. 6.24). Введение дополнительной упругой связи увеличивает тенденцию к расположению резонансных частот на одной вертикали, соответствующей некоторой определенной частоте вращения рабочего колеса. [c.150]

Опыт эксплуатации турбин показывает, что рабочие лопатки со связями, имеющие собственную частоту основного тона тангенциальных колебаний выше шестой кратности по отношению к частрт вращения, могут работать в резонансе с возмущающими силами перного типа. Кроме того, практика изготовления лопаток и облопачивания колес и роторов показывает, что лопатки с такой частотой невозможно отстроить от резонанса, так как разброс частот на колесе или роторе больше или того же порядка, что и возможный максимальный запас от резонанса. [c.124]

Чтобы избежать резонанса с числом импульсов nz, необходимо изменить число направляющих лопаток или изменить частоту колебаний рабочей лопатки, меняя ее геометрические размеры. Если возникают внутрипакетные тангенциальные колебания первого тона, отстройку от резонанса можно также произвести прошивкой пакета проволокой. [c.125]

Диаграмма частот дает наглядное представление о спектре частот лопаток в зоне настройки. Обычно для лопаток последних ступеней паровых турбин с постоянной частотой вращения частоты возмущающих сил второго типа (от кромок направляющих лопаток) лежат значительно выше частот опасных форм колебаний. Резонансы наступают при малой частоте вращения, весьма далекой от рабочей, и в большинстве случаев не представляют опасности. При наличии стоек или ребер на выходе из проточной части щ турбины необходимо нанести на диаграмму частот лучи, соответствующие jqqq возмущающим силам от них, и обеспечить вибрационную отстройку лопа-ток от резонансов с этими силами. [c.127]

Частотная отстройка, являющаяся наиболее эффективным средством для машин с узким диапазоном рабочих частот вращения, который может быть полностью освобожден от опасных резонансов. Для машин с широким диапазоном рабочих частот вращения полезно переводить сильные резонансы на ма.чоиспользуемые кл проходные обороты. Отстройка большей частью проводится вверх , т. е. повышением собственной частоты лопатки, хотя в некоторых случаях можно частоту снижать. Повышение основной изгибной частоты достигают утолщением корневого и близких к нему сечений. Необходимое изменение размеров лопатки определяют расчетным путем и уточняют экспериментально. Простым и эффективным средством изменения частот, в том числе высоких форм, является подрезка уголков у периферии пера лопатки. Величину подрезки и ее форму устанавливают экспериментально испытаниями лопатки на вибраторе. При отстройке должен быть обеспечен запас на разброс собственных частот отдельных лопаток за счет технологических допусков. Возможный разброс частот устанавливают по результатам испытаний нескольких (не менее трех) комплектов лопаток серийного изготовления. [c.327]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...